(57)【要約】【課題】本発明は、光通信システムに用いられる可変光アッテネータや光変調器、あるいは光スイッチなどの磁気光学光部品に関し、小型かつ低消費電力の可変光アッテネータ、光変調器、光スイッチなどの磁気光学光部品を提供することを目的とする。【解決手段】ファラデー回転子２０と、ヨーク３４とヨーク３４に巻き回されたコイル３６とを備え、ファラデー回転子２０に対して光入出射面に平行な方向に第１の磁界を印加する電磁石３２と、ヨーク３４に接触するとともに磁化の向きにほぼ垂直な表面のうち少なくとも１つがヨーク３４に対面しないように配置され、ファラデー回転子２０に対して光入出射面に垂直な方向に第２の磁界を印加する永久磁石４０〜４３とを有するように構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１個の磁気光学結晶と、
ヨークと前記ヨークに巻き回されたコイルとを備え、前記磁気光学結晶に対して所定方向に第１の磁界を印加する電磁石と、
前記ヨークに近接し、かつ磁化の向きにほぼ垂直な表面のうち少なくとも１つが前記ヨークに対面しないように配置され、前記磁気光学結晶に対して前記所定方向と異なる方向に第２の磁界を印加する磁界印加機構と
を有することを特徴とする磁気光学光部品。
【請求項２】
請求項１記載の磁気光学光部品であって、
前記磁界印加機構は、前記ヨークに接触していること
を特徴とする磁気光学光部品。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の磁気光学光部品であって、
前記磁気光学結晶は前記ヨークの両端部間に配置され、
前記磁界印加機構は、前記ヨークの両端部にそれぞれ近接して配置されていること
を特徴とする磁気光学光部品。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の磁気光学光部品であって、
前記磁界印加機構は、少なくとも１つの永久磁石を有すること
を特徴とする磁気光学光部品。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の磁気光学光部品であって、
前記磁気光学結晶の片側に配置された偏光子と、
前記磁気光学結晶の反対側に配置された検光子と
を有することを特徴とする磁気光学光部品。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の磁気光学光部品であって、
前記磁気光学結晶の飽和のファラデー回転角は約４５°であり、
前記磁気光学結晶の片側に配置された偏光子と、
前記磁気光学結晶の反対側に配置された反射膜と
を有することを特徴とする磁気光学光部品。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の磁気光学光部品であって、
前記電磁石に印加する電流を変化させて減衰量を可変に制御する可変光アッテネータであることを特徴とする磁気光学光部品。
【請求項８】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の磁気光学光部品であって、
前記電磁石に印加する電流を変調させることにより、透過光量を変調させる光変調器であることを特徴とする磁気光学光部品。
【請求項９】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の磁気光学光部品であって、
光スイッチであることを特徴とする磁気光学光部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信システムに用いられる可変光アッテネータや光変調器、あるいは光スイッチなどの磁気光学光部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
可変光アッテネータとして、印加した磁界の強度によりファラデー回転角を変化させて光の減衰量を制御するいわゆる磁気光学型可変光アッテネータが知られている。磁気光学型可変光アッテネータは、機械的な可動部がないため信頼性が高く、また小型化し易いという利点を有している。磁気光学型可変光アッテネータは、磁気光学結晶と、磁気光学結晶に磁界を印加する電磁石とを有している。電磁石に流す電流量を変化させて磁気光学結晶に印加する磁界の強度を制御することにより、磁気光学結晶の磁化の強さを変化させてファラデー回転角を制御できるようになっている。
【０００３】
磁気光学結晶に印加する磁界を制御する方法は、例えば特許文献１に開示されている。図１４を用いて当該磁界制御方法について説明する。図１４（Ａ）は可変光アッテネータを示しており、当該可変光アッテネータはファラデー回転子（磁気光学結晶）１１３と偏光子１１２とを備えている。また、当該可変光アッテネータは、ファラデー回転子１１３に対して互いに直交する方向に磁界を印加する永久磁石１１４及び電磁石１１５と、電磁石１１５に駆動電流を与える可変電流源１１６とを有している。
【０００４】
永久磁石１１４によりファラデー回転子１１３に印加される磁界の方向はファラデー回転子１１３における光ビーム１１７の透過方向と平行であり、電磁石１１５によりファラデー回転子１１３に印加される磁界の方向はファラデー回転子１１３における永久磁石１１４による磁界印加方向及び光ビーム１１７の透過方向に垂直である。
【０００５】
図１４（Ｂ）において、矢印１０２、１０５はファラデー回転子１１３内の磁化方向とその大きさを表すベクトルであり、矢印１０１、１０４、１０３は外部から印加される印加磁界の方向と大きさを表すベクトルである。図中Ｚ方向はファラデー回転子１１３中の光の伝播方向であり、Ｘ方向はＺ方向に直交している。ファラデー回転子１１３は、外部永久磁石１１４による垂直磁界１０１により飽和磁化１０２の状態となる。次に電磁石１１５による水平磁界１０３を印加すると外部磁界は合成磁界１０４となり、ファラデー回転子１１３は磁化１０５の状態になる。この磁化１０５の大きさは飽和磁化１０２の大きさと同じであり、したがってファラデー回転子１１３は飽和磁化の状態にある。
【０００６】
このように、永久磁石１１４によりファラデー回転子１１３に垂直磁界を予め印加してファラデー回転子１１３を飽和磁化の状態にしておいて、さらにファラデー回転子１１３の面内方向に配置した電磁石１１５で水平磁界を印加する。そして、２つの磁界の合成磁界１０４によりファラデー回転子１１３の磁化の方向を磁化１０２から磁化１０５まで角度θだけ回転させてＺ方向の磁化成分１０６の大きさを制御している。この磁化成分１０６の大きさに依存してファラデー回転角は変化する。この方法の場合には、ファラデー回転子１１３は常に飽和磁化領域で使用されるためヒステリシスが生じることがなく、再現性よくファラデー回転角を変化させることができるという特徴を有する。
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示された可変光アッテネータでは、永久磁石１１４をファラデー回転子１１３の互いに対向する２面近傍に配置する必要があり、電磁石１１５をファラデー回転子１１３の互いに対向する他の２面近傍に配置する必要がある。このため、可変光アッテネータの小型化が困難になるという問題が生じる。
【０００８】
図１５は、特許文献７に開示された他の構成の光可変減衰器を示している。図１５に示すように、光可変減衰器は、永久磁石１２８を内蔵するヨーク１２４とコイル１２６とで構成された電磁石１１５を有している。ファラデー回転子１１３には、電磁石１１５内の永久磁石１２８によって、光ビーム１１７の方向にバイアス磁界が印加される。このバイアス磁界の強さは、ファラデー回転子１１３におけるファラデー回転角が９０°になるように設定されている。コイル１２６に電流ｉを流すと、永久磁石１２８によるバイアス磁界を打ち消す方向の磁界が電磁石１１５によってファラデー回転子１１３に印加されるようになっている。
【０００９】
この光可変減衰器において、コイル１２６に流れる電流ｉが０のとき、永久磁石１２８によって光ビーム１１７の方向のバイアス磁界のみがファラデー回転子１１３に印加され、光ビーム１１７の偏光方向はファラデー回転子１１３により９０°回転させられる。これにより、光ビーム１１７の偏光方向は検光子１２２の光学軸と一致し、光可変減衰器の光透過率は最大（減衰量が最小）となる。一方、コイル１２６に流れる電流ｉが増加すると、バイアス磁界を打ち消す方向の磁界が電磁石１１５により印加され、ファラデー回転子１１３のファラデー回転角が減少する。その結果、光可変減衰器による光の減衰量が増加する。
【００１０】
しかしながら、特許文献７に開示された光可変減衰器では、永久磁石１２８の磁力によりヨーク１２４全体がほぼ飽和状態に磁化されてしまう。このため、バイアス磁界を打ち消す方向の磁界を印加するにはコイル１２６に大電流を流す必要があり、光可変減衰器の消費電力が増加してしまうという問題が生じる。
【特許文献１】特許第２８１５５０９号明細書
【特許文献２】特開平７−１０４２２５号公報
【特許文献３】特開平１０−１６１０７６号公報
【特許文献４】米国特許第６１９８５６７号明細書
【特許文献５】米国特許第５４７７３７６号明細書
【特許文献６】特開平９−６１７７０号公報
【特許文献７】特開平９−２３６７８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、小型かつ低消費電力の可変光アッテネータ、光変調器、光スイッチなどの磁気光学光部品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的は、少なくとも１個の磁気光学結晶と、ヨークと前記ヨークに巻き回されたコイルとを備え、前記磁気光学結晶に対して所定方向に第１の磁界を印加する電磁石と、前記ヨークに近接し、かつ磁化の向きにほぼ垂直な表面のうち少なくとも１つが前記ヨークに対面しないように配置され、前記磁気光学結晶に対して前記所定方向と異なる方向に第２の磁界を印加する磁界印加機構とを有することを特徴とする磁気光学光部品によって達成される。
【００１３】
上記本発明の磁気光学光部品であって、前記磁界印加機構は、前記ヨークに接触していることを特徴とする。
【００１４】
上記本発明の磁気光学光部品であって、前記磁気光学結晶は前記ヨークの両端部間に配置され、前記磁界印加機構は、前記ヨークの両端部にそれぞれ近接して配置されていることを特徴とする。
【００１５】
上記本発明の磁気光学光部品であって、前記磁界印加機構は、少なくとも１つの永久磁石を有することを特徴とする。
【００１６】
上記本発明の磁気光学光部品であって、前記磁気光学結晶の片側に配置された偏光子と、前記磁気光学結晶の反対側に配置された検光子とを有することを特徴とする。
【００１７】
上記本発明の磁気光学光部品であって、前記磁気光学結晶の飽和のファラデー回転角は約４５°であり、前記磁気光学結晶の片側に配置された偏光子と、前記磁気光学結晶の反対側に配置された反射膜とを有することを特徴とする。
【００１８】
上記本発明の磁気光学光部品であって、前記電磁石に印加する電流を変化させて減衰量を可変に制御する可変光アッテネータであることを特徴とする。
【００１９】
上記本発明の磁気光学光部品であって、前記電磁石に印加する電流を変調させることにより、透過光量を変調させる光変調器であることを特徴とする。
【００２０】
上記本発明の磁気光学光部品であって、光スイッチであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、小型かつ低消費電力の可変光アッテネータ、光変調器、光スイッチなどの磁気光学光部品を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の一実施の形態による磁気光学光部品について図１乃至図１３を用いて説明する。図１は、本実施の形態による磁気光学光部品として透過型の可変光アッテネータの構成を模式的に示している。図１に示すように、可変光アッテネータ１は、第１の偏光子１０、ファラデー回転子（磁気光学結晶）２０、及び第２の偏光子（検光子）１２が光ビームの進行方向にこの順に並んで配置された光学素子を有している。第１及び第２の偏光子１０、１２としては、例えば、偏光ガラス、くさび複屈折偏光子、複屈折板等を用いることができる。
【００２３】
ファラデー回転子２０はほぼ直方体状の形状を有している。ファラデー回転子２０は、例えばＬＰＥ（液相エピタキシャル）法により育成されたＢｉ置換希土類鉄ガーネット単結晶膜を研磨して作製されている。ＬＰＥ法により育成された単結晶膜は、通常、誘導磁気異方性による垂直磁化性を有する垂直磁化膜である。しかし、本実施の形態の可変光アッテネータ１では、後述のように磁化を回転させてファラデー回転角を制御する磁化回転方式が用いられるため、垂直磁化膜はファラデー回転子２０に適していない。このため、ファラデー回転子２０に用いられるＢｉ置換希土類鉄ガーネット単結晶膜は、誘導磁気異方性を消失させるために１０００℃前後の温度で数時間以上の熱処理が施されている。
【００２４】
また、可変光アッテネータ１は、電磁石３２を有している。電磁石３２は、「Ｃ」字状のヨーク（電磁ヨーク）３４と、ヨーク３４に巻き回されたコイル３６とを有している。ヨーク３４は、電磁軟鉄やパーマロイ等の材質を用いて形成されている。ヨーク３４の互いに対向する両端部３４ａ、３４ｂ間にはファラデー回転子２０が配置されている。両端部３４ａ、３４ｂは、ファラデー回転子２０の互いに対向する２面近傍に位置している。ヨーク３４の一方の端部３４ａの先端には、磁界印加機構として永久磁石４０、４１が配置されている。ヨーク３４の他方の端部３４ｂの先端には、磁界印加機構として永久磁石４２、４３が配置されている。
【００２５】
図２は、ヨーク３４の両端部３４ａ、３４ｂ、永久磁石４０、４１、４２、４３、及びファラデー回転子２０を図１の上方から見た配置を示している。図２に示すように、永久磁石４０、４１は例えば共に直方体状であり、ほぼ同一寸法で形成されている。永久磁石４０、４１の表面４０ａ、４１ａは、ヨーク３４の端部３４ａにそれぞれ接触している。なお永久磁石４０、４１はヨーク３４の端部３４ａに直接接触せず、例えば接着剤層等を介して表面４０ａ、４１ａが端部３４ａに近接するように配置されていてもよい。永久磁石４０、４１同士は、界面６０を介して互いに接触している。永久磁石４０、４１は互いに逆向きの磁極を有している。永久磁石４０内部の磁束は図中左向き（すなわち永久磁石４０の磁化は図中左向き）であり、永久磁石４１内部の磁束は図中右向き（すなわち永久磁石４０の磁化は図中右向き）である。永久磁石４０の磁束の向きにほぼ垂直な表面４０ｃと永久磁石４１の磁束の向きにほぼ垂直な表面４１ｃとは、ヨーク３４に対面しないように配置されている。永久磁石４０、４１の各表面４０ｃ、４１ｃは、ほぼ同一面内に配置されている。
【００２６】
また、永久磁石４２、４３は例えば共に直方体状であり、ほぼ同一寸法で形成されている。永久磁石４２、４３の表面４２ａ、４３ａは、ヨーク３４の端部３４ｂにそれぞれ接触している。なお永久磁石４２、４３はヨーク３４の端部３４ｂに直接接触せず、例えば接着剤層等を介して表面４２ａ、４３ａが端部３４ｂに近接するように配置されていてもよい。永久磁石４２、４３同士は、界面６１を介して互いに接触している。永久磁石４２、４３は互いに逆向きの磁極を有している。永久磁石４２内部の磁束は図中右向きであり、永久磁石４３内部の磁束は図中左向きである。永久磁石４２の磁束の向きにほぼ垂直な表面４２ｃと永久磁石４３の磁束の向きにほぼ垂直な表面４３ｃとは、ヨーク３４に対面しないように配置されている。永久磁石４２、４３の各表面４２ｃ、４３ｃは、ほぼ同一面内に配置されている。
【００２７】
ここで、永久磁石４０、４１（４２、４３）により生じる磁界について図３及び図４を用いて説明する。図３は、ヨーク３４に代えて、長さｌ２を有する直方体状のヨーク３５を用い、ヨーク３５端部に永久磁石４０、４１を配置した構成を示している。図３に示すように、永久磁石４０、４１は共にヨーク３５に接触して配置されている。永久磁石４０、４１は共に直方体状であり、ほぼ同一寸法で形成されている。永久磁石４０、４１同士は、界面６０を介して互いに接触している。永久磁石４０のヨーク３５と反対側の表面４０ｃと、永久磁石４１のヨーク３５と反対側の表面４１ｃとは、ほぼ同一平面内に配置される。永久磁石４０内部の磁束は図中下向きであり、永久磁石４１内部の磁束は図中上向きである。ヨーク３５は、図１及び図２に示すヨーク３４とは異なる形状を有している。
【００２８】
図３では、表面４０ｃ、４１ｃに平行な面と界面６０との交線の延びる方向にＹ軸をとり、表面４０ｃ、４１ｃに平行な面内でＹ軸に直交する方向にＸ軸をとっている。また、表面４０ｃ、４１ｃに直交する方向にＺ軸をとっている。永久磁石４０、４１のＸ軸方向の幅ｗ１は０．５ｍｍであり、Ｚ軸方向の長さｌ１は０．４ｍｍであり、Ｙ軸方向の厚さは１．０ｍｍである。また、ヨーク３５のＸ軸方向の幅ｗ２は１．０ｍｍであり、Ｚ軸方向の長さｌ２は０．６ｍｍであり、Ｙ軸方向の厚さは１．０ｍｍである。永久磁石の残留磁束密度を９２００Ｇ（＝０．９２Ｔ）として磁界分布を計算した。
【００２９】
図４（Ａ）、（Ｂ）は、永久磁石４０、４１により生じる磁界の分布を示すグラフである。図４（Ａ）の横軸はＸ軸上の位置（ｍｍ）を表し、縦軸はＸ軸上の各位置でのＸ方向成分の磁界強度Ｈｘ（Ｏｅ（≒７９．６Ａ／ｍ））を表している。図４（Ｂ）の横軸はＸ軸上の位置（ｍｍ）を表し、縦軸はＸ軸上の各位置でのＺ方向成分の磁界強度Ｈｚ（Ｏｅ）を表している。ここでは界面６０をＸ＝０とし、永久磁石４１から永久磁石４０に向かう方向を＋Ｘ方向としている。また、表面４０ｃ、４１ｃをＺ＝０とし、永久磁石４０、４１から離れる方向を＋Ｚ方向としている。
【００３０】
図４（Ａ）に示すように、Ｘ方向成分の磁界強度Ｈｘは、界面６０を含む面内（Ｘ＝０）にピークを有している。また、永久磁石４０、４１に近いほど（Ｚ値が小さいほど）Ｘ方向成分の磁界が強くなっている。一方図４（Ｂ）に示すように、界面６０を含む面内（Ｘ＝０）では、Ｚ方向成分の磁界強度Ｈｚがほぼ０になっている。これにより、界面６０を含む面内では、ほぼＸ軸方向（＋Ｘ方向）に平行な磁界が生じることが分かる。したがって、ファラデー回転子２０の光入出射面を界面６０に略平行にして、界面６０を含む面がファラデー回転子２０内を通るように配置すれば、光入出射面に垂直な方向の磁界をファラデー回転子２０に印加できる。また、ファラデー回転子２０の位置をＺ軸方向に変化させることにより、磁界強度を調整することができる。
【００３１】
図１及び図２に示すファラデー回転子２０は、光入出射面を界面６０に略平行にして、界面６０を含む面がファラデー回転子２０内を通るように配置されているため、永久磁石４０、４１、４２、４３によって光入出射面に垂直な方向の飽和磁界（図２では矢印Ａで示す）が印加されるようになっている。また、電磁石３２のコイル３６に電流を流すことによって、ヨーク３４及びヨーク３４の両端部３４ａ、３４ｂ間のファラデー回転子２０を通る閉磁路が形成され、光入出射面に平行な方向の磁界（図２では矢印Ｂで示す）がファラデー回転子２０に印加されるようになっている。
【００３２】
図５は、ヨーク３４の端部３４ａ及び永久磁石４０、４１の配置の他の例を示している。図５に示す配置では、永久磁石４１がヨーク３４の端部３４ａに埋め込まれ、永久磁石４０が設けられていない。端部３４ａには、永久磁石４１の表面４１ａ、４１ｂの２面が接触している。永久磁石４１内部の磁束は図中右向きである。永久磁石４１の磁束の向きにほぼ垂直な表面４１ｃは、ヨーク３４に対面しないように配置されている。ヨーク３４の先端面３４ｃと永久磁石４１の表面４１ｃはほぼ同一面内に配置されている。ヨーク３４の先端面３４ｃ近傍は、永久磁石４１に対して逆向きの磁極を有する磁石として機能する。図５に示す構成では永久磁石４０が不要であるため、部品コスト及び取付けコストを削減できる。また図５に示す構成では、ヨーク３４の先端面３４ｃが露出するため電磁石３２によってより強い磁界を発生させることができる。なお、図５ではヨーク３４の端部３４ａ側のみ示しているが、端部３４ｂ側にも例えば同様の配置で永久磁石４３が設けられている。
【００３３】
図５に示すような構成で永久磁石４１により生じる磁界について図６及び図７を用いて説明する。図６は、ヨーク３４に代えて直方体端部が一部除去されたヨーク３５を用い、ヨーク３５に永久磁４１を配置した構成を示している。図６に示すように、永久磁石４１はヨーク３５に埋め込まれている。永久磁石４１は直方体状であり、表面４１ａ、４１ｂの２面がヨーク３４に接触している。永久磁石４１の表面４１ｃとヨーク３５の先端面３５ｃとは、ほぼ同一平面内に配置される。永久磁石４１内部の磁束は図中上向きである。永久磁石４１のＸ軸方向の幅ｗ１は０．５ｍｍであり、Ｚ軸方向の長さｌ１は０．４ｍｍであり、Ｙ軸方向の厚さは１．０ｍｍである。また、ヨーク３５のＸ軸方向の幅ｗ２は１．０ｍｍであり、Ｚ軸方向の長さｌ２は１．０ｍｍであり、Ｙ軸方向の厚さは１．０ｍｍである。
【００３４】
図７（Ａ）、（Ｂ）は、永久磁石４１により生じる磁界の分布を示すグラフである。図７（Ａ）の横軸はＸ軸方向の位置（ｍｍ）を表し、縦軸はＸ軸上の各位置でのＸ方向成分の磁界強度Ｈｘ（Ｏｅ）を表している。図７（Ｂ）の横軸はＸ軸上の位置（ｍｍ）を表し、縦軸はＸ軸上の各位置でのＺ方向成分の磁界強度Ｈｚ（Ｏｅ）を表している。ここでは表面４１ｂをＸ＝０とし、永久磁石４１の表面４１ｃからヨーク３５の先端面３５ｃに向かう方向を＋Ｘ方向としている。また、表面４１ｃ、先端面３５ｃをＺ＝０とし、永久磁石４１及びヨーク３５から離れる方向を＋Ｚ方向としている。
【００３５】
図７（Ａ）に示すように、Ｘ方向成分の磁界強度Ｈｘは、表面４１ｂを含む面内（Ｘ＝０）近傍にピークを有している。また、永久磁石４１の表面４１ｃ及びヨーク３５の先端面３５ｃに近いほど（Ｚ値が小さいほど）Ｘ方向成分の磁界が強くなっている。一方図７（Ｂ）に示すように、表面４１ｂを含む面内（Ｘ＝０）近傍では、Ｚ方向成分の磁界強度Ｈｚが比較的０に近くなっている。これにより、表面４１ｂを含む面内では、Ｘ軸方向（＋Ｘ方向）又はＸ軸から多少傾いた方向の磁界が生じることが分かる。このように、図６に示す配置によっても、ファラデー回転子２０（図６では図示せず）に対して光入出射面にほぼ垂直な方向の磁界を印加できる。またこの構成は、コイル３６に電流を流さない状態で光入出射面に垂直な方向から所定角度傾いた方向の磁界をファラデー回転子２０に対して印加しておく場合に特に適している。
【００３６】
図８乃至図１１は、ヨーク３４の端部３４ａ及び永久磁石４０、４１の配置のさらに他の例を示している。図８に示す配置では、永久磁石４０はヨーク３４の端部３４ａに埋め込まれ、表面４０ａ、４０ｂの２面が端部３４ａに接触している。永久磁石４１はヨーク３４の端部３４ａに埋め込まれ、表面４１ａ、４１ｂの２面が端部３４ａに接触している。永久磁石４０、４１は互いに接触していない。ヨーク３４の先端面３４ｃは、永久磁石４０、４１の各表面４０ｃ、４１ｃよりもファラデー回転子２０側（図では右側）に突出している。永久磁石４０、４１内部の磁束は、共に図中上向きである。永久磁石４０の磁束の向きにほぼ垂直な表面４０ｄと永久磁石４１の磁束の向きにほぼ垂直な表面４１ｄとは、ヨーク３４に対面しないように配置されている。
【００３７】
図９に示す配置では、永久磁石４０はヨーク３４の端部３４ａに埋め込まれ、表面４０ａ、４０ｂの２面が端部３４ａに接触している。永久磁石４１はヨーク３４の端部３４ａに埋め込まれ、表面４１ａ、４１ｂの２面が端部３４ａに接触している。永久磁石４０、４１は互いに接触していない。ヨーク３４の先端面３４ｃは、永久磁石４０、４１の各表面４０ｃ、４１ｃとほぼ同一面内に配置されている。永久磁石４０内部の磁束は図中左向きであり、永久磁石４１内部の磁束は図中右向きである。永久磁石４０の磁束の向きにほぼ垂直な表面４０ｃと永久磁石４１の磁束の向きにほぼ垂直な表面４１ｃとは、ヨーク３４に対面しないように配置されている。
【００３８】
図１０に示す配置では、永久磁石４０、４１は互いに接触している。並列した永久磁石４０、４１の図中上下方向の幅の和は端部３４ａの図中上下方向の幅より広くなっているため、永久磁石４０、４１の各表面４０ａ、４１ａのそれぞれ一部のみがヨーク３４の端部３４ａに接触している。永久磁石４０内部の磁束は図中左向きであり、永久磁石４１内部の磁束は図中右向きである。永久磁石４０の磁束の向きにほぼ垂直な表面４０ｃと永久磁石４１の磁束の向きにほぼ垂直な表面４１ｃとは、ヨーク３４に対面しないように配置されている。
【００３９】
図１１に示す配置では、ヨーク３４の端部３４ａと図中上下方向の幅がほぼ同一の永久磁石４１が端部３４ａの先端に設けられている。端部３４ａには、永久磁石４１の表面４１ａが接触している。永久磁石４１内部の磁束は図中上向きである。永久磁石４１の磁束の向きにほぼ垂直な表面４１ｄ、４１ｅは、ヨーク３４に対面しないように配置されている。なお、図８乃至図１１ではヨーク３４の端部３４ａ側のみ示しているが、端部３４ｂ側にも例えば同様の配置で永久磁石４２、４３が設けられている。これらの永久磁石４０、４１（４２、４３）によって、ファラデー回転子２０に対して光入出射面に垂直な方向の磁界が印加されるようになっている。永久磁石４０、４１（４２、４３）及びヨーク３４の構成やファラデー回転子２０の配置は、特性や製造コスト等の種々の条件を設計時に考慮して選択される。
【００４０】
本実施の形態による可変光アッテネータ１では、電磁石３２のヨーク３４の両端部３４ａ、３４ｂに近接（接触）して永久磁石４０、４１、４２、４３が配置されている。したがって、永久磁石１１４をファラデー回転子１１３の互いに対向する２面近傍に配置し、電磁石１１５のヨークをファラデー回転子１１３の互いに対向する他の２面近傍に配置している従来の可変光アッテネータと比較すると小型化が容易になる。
【００４１】
また、永久磁石４０、４１、４２、４３は、自らの磁力でヨーク３４の両端部３４ａ、３４ｂに固定されるので、永久磁石４０、４１、４２、４３を固定するための特別の部品が必要ない。このため、永久磁石１１４と電磁石１１５のヨークとを所定の間隙を介して配置するために工夫を要していた従来の構成と比較して、部品点数及び組立工数を削減できる。
【００４２】
さらに、本実施の形態では、永久磁石４０、４１、４２、４３をヨーク３４に近接（接触）して配置しているため、永久磁石４０、４１、４２、４３の一方の磁極がヨーク３４により消失するようになっている。このため、極めて薄型の永久磁石４０、４１、４２、４３を用いても、所望の磁界分布を得ることができる。したがって、可変光アッテネータ１の小型化と低価格化を実現できる。
【００４３】
また、本実施の形態では、永久磁石４０、４１、４２、４３の磁束の向きにほぼ垂直な表面のうち少なくとも１つはヨーク３４に対面しないように配置されている。このため、永久磁石４０、４１、４２、４３の近傍で閉磁路が形成されるようになっており、永久磁石４０、４１、４２、４３の磁力によってヨーク３４全体が磁化されてしまうのを抑制できる。したがって、電磁石３２によりファラデー回転子２０に磁界を印加する際にコイル３６に大電流を流す必要がないため、可変光アッテネータ１の低消費電力化を実現できる。
【００４４】
次に、本実施の形態による可変光アッテネータ１の動作について図１２を用いて説明する。上述のように、図１及び図２に示す永久磁石４０、４１、４２、４３によりファラデー回転子２０に印加される磁界の方向は、ファラデー回転子２０における光ビームの透過方向とほぼ平行である。また、電磁石３２によりファラデー回転子２０に印加される磁界の方向は、ファラデー回転子２０における永久磁石４０、４１、４２、４３による磁界印加方向及び光ビームの透過方向にほぼ垂直である。
【００４５】
図１２は、ファラデー回転子２０内の磁化方向とその大きさ、及びファラデー回転子２０に外部から印加される磁界の方向とその大きさを示している。図１２のＺ方向はファラデー回転子２０における光の透過方向であり、Ｘ方向はＺ方向に直交している。矢印８２、８５はファラデー回転子２０内の磁化方向とその大きさを表すベクトルであり、矢印８１、８３、８４はファラデー回転子２０に外部から印加される磁界の方向と大きさを表すベクトルである。コイル３６に電流を流していない状態では、ファラデー回転子２０は、永久磁石４０、４１、４２、４３による光入出射面に垂直な垂直磁界８１により飽和磁化８２の状態になっている。このときのファラデー回転子２０のファラデー回転角（飽和のファラデー回転角）θｆは、例えば９０°になっている。コイル３６に電流を流し、電磁石３２により光入出射面に平行な水平磁界８３を印加すると、外部磁界は合成磁界８４となりファラデー回転子２０は磁化８５の状態になる。この磁化８５の大きさは飽和磁化８２の大きさと同じであり、したがってファラデー回転子２０は飽和磁化の状態にある。
【００４６】
このように、永久磁石４０、４１、４２、４３によりファラデー回転子２０に垂直磁界８１を予め印加してファラデー回転子２０を飽和磁化の状態にしておき、所定の電流をコイル３６に流して電磁石３２によりファラデー回転子２０に可変の水平磁界８３を印加する。そして、２つの磁界８１、８３の合成磁界８４によりファラデー回転子２０の光透過領域の磁化の方向を磁化８２から磁化８５まで角度θだけ回転させてＺ方向の磁化成分８６の大きさを制御している。ファラデー回転子２０のファラデー回転角θｆは、この磁化成分８６の大きさに依存して０°＜θｆ≦９０°の範囲で変化する。ファラデー回転角θｆが９０°の場合に減衰しないように図１に示す偏光子１０、１２をそれぞれ配置すると、ファラデー回転角θｆが約０°の場合に最大の減衰量が得られるようになる。本実施の形態によれば、ファラデー回転子２０は常に飽和磁化領域で使用されるため、ヒステリシスが生じることがなく再現性良くファラデー回転角θｆを変化させることができる。なお、飽和のファラデー回転角は９０°に限らない。例えば、飽和のファラデー回転角を１０５°、偏光子１０と１２の相対角度を１０５°に設定し、ファラデー回転角θｆが１５°のときに最大の減衰量が得られるようにしてもよい。ファラデー回転角θｆを０°にするには電磁石３２により非常に強い磁界を印加する必要があり、このように、０°より大きなファラデー回転角θｆで最大減衰量が得られるようにすると、消費電力の低減に有効である。
【００４７】
次に、本実施の形態による磁気光学光部品の変形例として反射型の可変光アッテネータについて説明する。図１３は、本変形例による可変光アッテネータの要部構成を示している。図１３に示すように、可変光アッテネータは、偏光子（図示せず）、ファラデー回転子２０、反射膜５０が光ビームの進行方向にこの順に並んで配置された光学素子を有している。反射膜５０は、ファラデー回転子２０の光入出射面に対向する対向面に誘電体多層膜又はアルミニウム等の金属薄膜等が蒸着されて形成されている。なおファラデー回転子２０の対向面側に、例えばガラス基板面に誘電体多層膜又は金属薄膜を反射膜として蒸着した反射ミラーを配置してもよい。反射膜５０のファラデー回転子２０側と反対側には、電磁石３２のヨーク３４の一方の端部３４ａが配置されている。永久磁石４０はヨーク３４の端部３４ａに埋め込まれ、表面４０ａ、４０ｂの２面が端部３４ａに接触している。永久磁石４１はヨーク３４の端部３４ａに埋め込まれ、表面４１ａ、４１ｂの２面が端部３４ａに接触している。ヨーク３４の先端面３４ｃは、永久磁石４０、４１の各表面４０ｃ、４１ｃとほぼ同一面内に配置されている。永久磁石４０、４１内部の磁束は共に図中右向きである。永久磁石４０の磁束の向きにほぼ垂直な表面４０ｄと永久磁石４１の磁束の向きにほぼ垂直な表面４１ｄとは、ヨーク３４に対面しないように配置されている。ヨーク３４の他方の端部３４ｂ（図示せず）は、ファラデー回転子２０の光入出射面側に配置され、例えば光を導入する光導入窓が開口されている。
【００４８】
図１３に示すファラデー回転子２０には、永久磁石４０、４１によって光入出射面に平行な方向の飽和磁界（図中矢印Ａで示す）が印加されるようになっている。このときのファラデー回転子２０のファラデー回転角θｆは、例えば０°になっている。また、図１と同様の電磁石３２のコイル３６（図１３では不図示）に電流を流すことによって、ファラデー回転子２０には光入出射面に垂直な方向の磁界（図中矢印Ｂで示す）が印加されるようになっている。
【００４９】
本変形例では、永久磁石４０、４１によりファラデー回転子２０に水平磁界を予め印加してファラデー回転子２０を飽和磁化の状態にしておいて、さらに電磁石３２で垂直磁界を印加する。そして、２つの磁界の合成磁界によりファラデー回転子２０の磁化の方向を回転させて図１２のＺ方向の磁化成分の大きさを制御している。ファラデー回転子２０のファラデー回転角θｆは、この磁化成分の大きさに依存して例えば０°≦θｆ＜４５°の範囲で変化する。ファラデー回転子２０に入射した光ビームは反射膜５０で反射して、再度ファラデー回転子２０に入射するようになっている。したがって、光ビームはファラデー回転子２０を２回通過することになるため、ファラデー回転角θｆが約４５°の場合には、入射した光ビームの偏光面は約４５°の２倍の約９０°だけ回転して射出する。このため、ファラデー回転角θｆが０°の場合に減衰しないように偏光子を配置すると、ファラデー回転角θｆが約４５°の場合に最大の減衰量が得られるようになる。なお、ファラデー回転角θｆが４５°の場合に減衰しないように偏光子を配置して、ファラデー回転角θｆが０°の場合に最大の減衰量が得られるようにしてもよい。
【００５０】
なお、本変形例による反射型の可変光アッテネータではヨーク３４及び永久磁石４０、４１をファラデー回転子２０の対向面側に配置しているが、例えば図２に示すような配置でファラデー回転子２０の対向面側に反射膜５０を形成してもよい。また、反射膜５０に代えて、ファラデー回転子２０の対向面側に反射ミラーを配置してももちろんよい。
【００５１】
本発明は、上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施の形態では、磁気光学結晶に対し、光入出射面に垂直な方向の磁界を印加する磁界印加機構として永久磁石を用いているが、本発明はこれに限られない。例えば、永久磁石に代えて、永久磁石より保磁力が小さく磁化を反転できる半硬質磁石を磁界印加機構に用いてももちろんよい。
【００５２】
また、上記実施の形態では可変光アッテネータを例に挙げたが、本発明はこれに限らず、光変調器、光スイッチなどの他の磁気光学光部品にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施の形態による磁気光学光部品としての透過型の可変光アッテネータの構成を示す図である。
【図２】ヨーク３４の両端部３４ａ、３４ｂ、永久磁石４０、４１、４２、４３、及びファラデー回転子２０の配置を示す図である。
【図３】永久磁石４０、４１、及びヨーク３５の配置を示す図である。
【図４】図３に示す配置の永久磁石４０、４１近傍での磁界成分の強さを示すグラフである。
【図５】ヨーク３４の端部３４ａ及び永久磁石４０、４１の配置の他の例を示す図である。
【図６】永久磁石４１及びヨーク３５の配置を示す図である。
【図７】図６に示す配置の永久磁石４１近傍での磁界成分の強さを示すグラフである。
【図８】ヨーク３４の端部３４ａ及び永久磁石４０、４１の配置のさらに他の例を示す図である。
【図９】ヨーク３４の端部３４ａ及び永久磁石４０、４１の配置のさらに他の例を示す図である。
【図１０】ヨーク３４の端部３４ａ及び永久磁石４０、４１の配置のさらに他の例を示す図である。
【図１１】ヨーク３４の端部３４ａ及び永久磁石４０、４１の配置のさらに他の例を示す図である。
【図１２】本発明の一実施の形態による磁気光学光部品の動作を説明する図である。
【図１３】本発明の一実施の形態による磁気光学光部品の変形例としての反射型の可変光アッテネータの要部構成を示す図である。
【図１４】従来の磁気光学光部品としての可変光アッテネータの概略構造及び動作原理を説明する図である。
【図１５】従来の磁気光学光部品としての可変光アッテネータの概略構造及び動作原理を説明する図である。
【符号の説明】
【００５４】
１    可変光アッテネータ
１０、１２    偏光子
２０    ファラデー回転子
３２    電磁石
３４、３５    ヨーク
３４ａ、３４ｂ    端部
３４ｃ    先端面
３６    コイル
４０、４１、４２、４３    永久磁石
４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ、４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ、４２ａ、４２ｃ、４３ａ、４３ｃ    表面
５０    反射膜
６０、６１    界面
【図１】
2005055740.tif 000003
【図２】
2005055740.tif 000004
【図３】
2005055740.tif 000005
【図４】
2005055740.tif 000006
【図５】
2005055740.tif 000007
【図６】
2005055740.tif 000008
【図７】
2005055740.tif 000009
【図８】
2005055740.tif 000010
【図９】
2005055740.tif 000011
【図１０】
2005055740.tif 000012
【図１１】
2005055740.tif 000013
【図１２】
2005055740.tif 000014
【図１３】
2005055740.tif 000015
【図１４】
2005055740.tif 000016
【図１５】
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